كيف يكسر تصميم اللوحة الرئيسية للمنظار لعنة الفضاء في هندسة الأطراف البعيدة

في التنظير الداخلي، هناك معركة أبدية من أجل الفضاء داخل الطرف البعيد من المنظار. لإنشاء جهاز أرق وأكثر قدرة، يجب إعادة النظر في تصميم وتخطيط لوحات الدوائر. يواجه النهج التقليدي للوحات الدوائر المطبوعة الصلبة تحديًا يتمثل في الرغبة في جعل كاميرا المنظار الطبي أكثر إحكاما ومرونة. يمكن العثور على الحل في لوحة دوائر مطبوعة مرنة - تجمع بين مزايا مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلبة والمرنة.

 

لعنة الفضاء

يتضمن السيناريو النموذجي استخدام كاميرا المنظار الطبي: يتم إدخال المنظار في جسم المريض ونقله إلى الموقع المستهدف باستخدام التصوير والإضاءة التي توفرها وحدة الكاميرا الموجودة في الطرف البعيد. لتلبية متطلبات مجال رؤية كبير، يتم استخدام لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة التقليدية لتركيب مستشعر الصورة، والثنائيات الباعثة للضوء، والمكونات الأخرى. هذه الألواح صلبة ولا يمكن طيها لتوفير مساحة داخل الطرف الضيق. من ناحية أخرى، فإن الدوائر المرنة قد تسبب ضغوطًا على وصلات اللحام بسبب الانحناء.

 

تُستخدم عادةً لوحات الدوائر المرنة لتوفير المساحة اللازمة داخل الطرف البعيد للمنظار. يمكن وضع لوحة PCB مرنة على طول المحور الطولي للنطاق، بحيث تشغل مقطعًا عرضيًا صغيرًا-. ومع ذلك، عند تجميع كاميرا المنظار، تتعرض الدائرة المرنة لقوى الانحناء أثناء التصنيع والتشغيل. قد تتضرر وصلات اللحام التي تربط المكونات بلوحة الدائرة الكهربائية بسبب هذا النوع من الضغط. في كثير من الحالات، يحدث الضرر أثناء إجراء واحد ويؤدي إلى فقدان الصورة.

 

تتيح لوحة الدائرة المرنة- الصلبة أفضل مزيج من الصلابة والمرونة. يتم وضع العديد من شرائح اللوحة الصلبة على طول الاتجاه الطولي لنواة PCB المرنة. فهو يسمح بتركيب مستشعر الصورة ومصابيح LED والمكونات الأخرى على فترات زمنية محددة. تتمثل ميزة هذا الأسلوب في أن وصلات اللحام التي تربط المكونات باللوحة الصلبة لا تتأثر بالانحناء، وبالتالي القضاء على احتمالية التشقق أو التصفيح. يتم استخدام مرونة ثنائي الفينيل متعدد الكلور لوضع اللوحة داخل الطرف البعيد للمنظار.

 

البعد الثالث

يسمح التصميم المرن- الصلب باستخدام البعد الثالث داخل الطرف البعيد للمنظار. عند تصميم لوحة الدائرة، يتم وضع المكونات على شرائح صلبة على مستويات وزوايا مختلفة. على سبيل المثال، يمكن طي لوحة الدائرة المرنة عدة مرات على ارتفاعات مختلفة لحمل وحدة الكاميرا والكاميرات الجانبية ومصابيح LED. والنتيجة هي لوحة دوائر مرنة صلبة-من ثلاثة مستويات-، حيث يتم وضع الكاميرا الأمامية والكاميرات الجانبية بزوايا مختلفة بالنسبة للمحور المركزي للنطاق.

 

يلزم وجود إطار صلب لتثبيت لوحة الدائرة المرنة الصلبة-المطوية. عادةً ما يكون هذا الإطار مصنوعًا من المعدن ويعمل بمثابة مبدد حرارة لمصابيح LED ومستشعر الصورة. عند إضاءة المنطقة المستهدفة، تبعث مجموعة LED الضوء والحرارة. يجب إزالة الطاقة المتبددة من وحدة الكاميرا لمنع تأثيرات درجة الحرارة على أدائها. يصبح هذا مهمًا بشكل خاص عند استخدام المنظار في اتجاه رجعي، حيث أن معظم الإضاءة تنعكس من الأنسجة الداخلية.

يتم ضمان سلامة الإشارة لثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلب-الأبعاد-المرن من خلال ترتيب خاص لأسس توزيع الطاقة وطبقة الإشارة. عند ترتيب التوصيلات الكهربائية، يتم إيلاء اهتمام خاص للانتقال من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلبة إلى المرنة. تستخدم لوحة الدائرة تصميمًا متعدد-طبقات على كل من الأجزاء الصلبة والمرنة. توفر الطبقات الخارجية للنواة الصلبة مستوى أرضيًا يعزل آثار الإشارة عن التداخل الكهرومغناطيسي. يتمتع الجزء المرن بمقاومة مميزة يمكن التحكم بها لتقليل فقد الإشارة والتداخل. يتم اتخاذ تدابير خاصة عند تصميم منطقة الانتقال لمنع انعكاسات الإشارة التي من شأنها تشويه الصورة.

 

لضمان سلامة الإشارة لإشارة الفيديو بدقة 4K، تتطلب لوحة PCB المرنة- الصلبة تصنيعًا على مستوى الخبراء-. ستقوم الشركة المصنعة المؤهلة بإجراء تحكم دقيق في المعاوقة واستخدام المواد المناسبة لتقليل فقد الإشارة. بالنسبة للقطاعات الصلبة، سيستخدم المصنعون إنشاءات متقدمة متعددة الطبقات-مع مستويات أرضية يتم التحكم فيها. بالنسبة للقطاعات المرنة، سيقوم المصنعون بإجراء حفر ليزر دقيق لضمان الدقة من خلال التنسيب. يمكن إجراء اختبارات سلامة الإشارة على جميع النماذج الأولية لتحقيق الامتثال لمتطلبات سلامة الإشارة. ستكون كاميرا المنظار الطبي قادرة على تقديم صورة موثوقة حتى بعد آلاف دورات الانحناء عند تعرضها للاستخدام العادي.

 

مواد

يعد اختيار المواد اللازمة لتصنيع لوحات الدوائر المرنة-الصلبة أمرًا في غاية الأهمية أيضًا. غالبًا ما تخضع الأجهزة الطبية لإجراءات تعقيم صارمة، بما في ذلك التعقيم عند درجة حرارة 134 درجة مئوية. غالبًا ما تكون لوحات الدوائر المطبوعة المرنة مصنوعة من فيلم بوليميد مطلي برقائق النحاس. تتعرض هذه المواد لدرجات حرارة عالية أثناء عملية التصفيح. عند اختيار المواد، ينبغي إيلاء اهتمام خاص لمعاملات السماحية العازلة وعامل التبديد للحد من فقدان الإشارة.

 

إن استخدام مواد مثل بوليميد كابتون، المصنعة باستخدام تقنية رقائق النحاس غير اللاصقة، يقلل من احتمالية التصفيح الناتج عن التغيرات في درجات الحرارة أثناء التعقيم. وفي الوقت نفسه فإن استخدام مثل هذه المواد يمنع انبعاث المواد السامة أثناء التعرض لدرجات الحرارة المرتفعة. أحد أهم الميزات في اختيار المواد لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلبة{2}}المرنة هو توافقها مع معيار ISO 10993.

يجب أن تتمتع الشركة المصنعة بخبرة واسعة في تصنيع-ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن الصلب لاختيار المواد المناسبة. عند اختيار المواد للقطاعات المرنة، يجب على الشركة المصنعة أن تأخذ في الاعتبار نصف قطر الانحناء الخاص بها. تعتبر هذه الخاصية ذات أهمية خاصة عند تصنيع لوحة PCB مرنة - صلبة ذات شكل معقد ثلاثي الأبعاد-. يعتمد اختيار مواد مثل رقائق النحاس غير اللاصقة أيضًا على القوة الميكانيكية المطلوبة للوحة الدائرة.

 

إنتاج

يعد تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلب-المرن عملية معقدة ومليئة بالتحديات. لإنتاج كاميرا منظار داخلي طبي، يجب أن تتمتع الشركة المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور بخبرة واسعة في تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلب- المرن. يتضمن إنتاج لوحات الدوائر المرنة الصلبة- عادةً أكثر من 80 خطوة، بدءًا من تصفيح القلب المرن وحتى اختبار المعاوقة للمنتج النهائي. يتم تصنيع الأجزاء الصلبة الفردية من لوحة الدائرة بشكل منفصل، ثم يتم ربطها معًا مع الجزء المرن. يجب إيلاء اهتمام خاص لدقة تحديد موضع الأجزاء الصلبة بالنسبة للجزء المرن.

 

عند تصنيع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلبة-المرنة، يعد اختيار المورد المناسب أمرًا بالغ الأهمية. على عكس الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، تنطوي الأجهزة والمعدات الطبية على درجة عالية من المسؤولية. لذلك، يجب على الشركات المصنعة لهذه الأجهزة أن تختار بعناية موردًا يتمتع بخبرة واسعة في مجال تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن والصلب-. يجب أن يبنى التفاعل مع المورد على مستوى عالٍ من الثقة والثقة في قدرات الشريك المختار. الهدف الرئيسي هو تطوير نموذج أولي عملي لكاميرا المنظار الطبي التي تلبي جميع المواصفات الفنية.

 

يسمح التصميم المرن- الصلب بتطوير أنواع جديدة من المناظير الطبية التي تكون أصغر حجمًا وأكثر دقة وأكثر راحة للمرضى. وفي الوقت نفسه، من الضروري مراعاة جميع جوانب تصميم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلبة-المرنة عند إنشاء المناظير الطبية. وهذا يعني التحليل التفصيلي لمتطلبات خصائص القطاعات المرنة والصلبة وتحديد ترتيبها الأمثل داخل الطرف البعيد للمنظار. يجب أيضًا أخذ سلامة الإشارة لثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلب-الأبعاد الثلاثة-المرن في الاعتبار عند تصميم كاميرا المنظار الداخلي لضمان نقل الفيديو بشكل موثوق. كما أن المواد المستخدمة في تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن- الصلب لها أهمية كبيرة أيضًا، حيث يجب أن تلبي المتطلبات الصارمة للصناعة الطبية.